JP2020095958A - Particle beam system and method for operating particle beam system - Google Patents

Particle beam system and method for operating particle beam system Download PDF

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Abstract

To provide a method for preventing a degradation in particle beam precision of a second particle beam column due to an electrostatic field produced in a first particle beam column.SOLUTION: A particle beam system 1 includes a first particle beam column 3 (for example, an electron beam column) and a second particle beam column 5 (for example, an ion beam column). In a first operating mode of the particle beam system, an end cap 61 arranged in an opening 63 is arranged outside a beam path 22 of a first particle beam 21 (for example, an electron beam). In a second operating mode of the particle beam system, the end cap is arranged so that the beam path of the first particle beam can pass through the opening of the end cap so that secondary particles coming from a work region 53 pass through the opening of the end cap to reach a detector 39 within the first particle beam column.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は対象物を処理するための粒子ビーム系と粒子ビーム系を操作する方法とに関する。 The present invention relates to a particle beam system for treating an object and a method of operating a particle beam system.

本発明の目的は、対象物が最大可能精度で処理され得る粒子ビーム系と粒子ビーム系を操作する方法とを提供することである。 It is an object of the invention to provide a particle beam system and a method for operating a particle beam system in which an object can be processed with the maximum possible precision.

本発明の1つの態様は対象物を処理するための粒子ビーム系に関する。粒子ビーム系は共通作業領域を有する第1の粒子ビーム列及び第2の粒子ビーム列を含む。第1の粒子ビーム列は第1の粒子ビームを生成するように構成され、第2の粒子ビーム列は第2の粒子ビームを生成するように構成される。処理される対象物は共通作業領域内に配置され得、その結果第1の粒子ビームと第2の粒子ビームとの両方は対象物の同じ領域上へ(同時に)導かれ得る。第1の粒子ビーム列の主軸と第2の粒子ビーム列の主軸は互いに約54°の角度で配置され得る。 One aspect of the invention relates to a particle beam system for treating an object. The particle beam system includes a first particle beam train and a second particle beam train having a common working area. The first particle beam train is configured to generate a first particle beam and the second particle beam train is configured to generate a second particle beam. The objects to be treated can be arranged in a common working area so that both the first particle beam and the second particle beam can be directed (simultaneously) onto the same area of the object. The principal axis of the first particle beam train and the principal axis of the second particle beam train may be arranged at an angle of about 54° with respect to each other.

第1の粒子ビーム列は二次粒子を検出するための1つ又は複数の検出器をその内部に含む。説明を簡単にするために、検出器は以下ではその単数形式においてだけ参照される。二次粒子は、対象物と第1の粒子ビームとの相互作用と又対象物と第2の粒子ビームとの相互作用との両方により生成され得る。ここで、二次粒子は特に後方散乱電子、二次電子、又は二次イオンを指す。 The first particle beam train includes therein one or more detectors for detecting secondary particles. For ease of explanation, the detector will be referred to below only in its singular form. Secondary particles may be generated by both the interaction of the object with the first particle beam and the interaction of the object with the second particle beam. Here, the secondary particles particularly refer to backscattered electrons, secondary electrons, or secondary ions.

粒子ビーム系はさらに、開口が配置されたエンドキャップを含む。 The particle beam system further includes an end cap having an aperture disposed therein.

粒子ビーム系は第1の動作モードで操作され得る。第1の動作モードでは、エンドキャップが第1の粒子ビームのビーム経路の外に位置する。加えて、第1の動作モードにおけるエンドキャップは第2の粒子ビームのビーム経路の外に位置し、この結果、第1の動作モードにおけるエンドキャップは、第1の粒子ビームのビーム経路及び第2の粒子ビームのビーム経路に又は二次粒子の軌道に実質的に影響を及ぼさない。 The particle beam system can be operated in the first mode of operation. In the first mode of operation, the end cap is located outside the beam path of the first particle beam. In addition, the end cap in the first mode of operation is located outside the beam path of the second particle beam, so that the end cap in the first mode of operation includes the beam path of the first particle beam and the second particle beam. Substantially does not affect the beam path of the particle beam or the trajectories of secondary particles.

粒子ビーム系はさらに第2の動作モードで操作され得る。第2の動作モードでは、エンドキャップは、第1の粒子ビームのビーム経路がエンドキャップの開口を通過し得るように、そして共通作業領域から来る二次粒子がエンドキャップの開口を通過して第1の粒子ビーム列内の検出器へ達し得るように配置される。第2の動作モードにおける第1の粒子ビームが対象物上へ導かれれば、第1の粒子ビームは結果的にエンドキャップの開口を通過する。第2の動作モードでは、第1の粒子ビーム列内の検出器へ移動した二次粒子はさらにエンドキャップの開口を通過する。 The particle beam system may also be operated in the second mode of operation. In the second mode of operation, the endcap is arranged so that the beam path of the first particle beam can pass through the opening of the endcap and secondary particles coming from the common working area pass through the opening of the endcap. Arranged to reach the detectors in one particle beam train. If the first particle beam in the second mode of operation is directed onto the object, then the first particle beam will pass through the opening of the end cap. In the second mode of operation, secondary particles traveling to the detector in the first train of particle beams further pass through the opening in the end cap.

第1の粒子ビーム列は電子ビーム列であり得、このことは第1の粒子ビームが電子ビームであり得るということを意味する。代替的に、第1の粒子ビーム列はイオンビーム列であり得、このことは第1の粒子ビームがイオンビームであり得るということを意味する。 The first particle beam train may be an electron beam train, which means that the first particle beam train may be an electron beam. Alternatively, the first particle beam train may be an ion beam train, which means that the first particle beam train may be an ion beam.

第2の粒子ビーム列は電子ビーム列であり得、このことは第2の粒子ビームが電子ビームであり得るということを意味する。代替的に、第2の粒子ビーム列はイオンビーム列であり得、このことは第2の粒子ビームがイオンビームであり得るということを意味する。 The second particle beam train may be an electron beam train, which means that the second particle beam train may be an electron beam. Alternatively, the second particle beam train may be an ion beam train, which means that the second particle beam may be an ion beam.

第1の粒子ビーム列は静電界を生成する少なくとも1つの電極を含み得、静電界は第1の粒子ビームを減速又は加速するのに適している。静電界は、粒子ビーム系が第1の動作モードにある間、電界の少なくとも一部が出口開口(第1の粒子ビームはこの開口を通り第1の粒子ビーム列から出られる)と対象物(23)との間に位置するように、生成され得る。その結果、静電界はさらに、対象物から来る二次粒子が、第1の粒子ビーム列内に配置された検出器まで加速されその結果多量の二次粒子が検出され得るという効果を有する。この結果、第1の動作モードにおける第1の粒子ビーム列は対象物の画像を記録するための極高解像度を提供する。しかし、ここでの静電界は、第2の粒子ビームに対しても作用ししたがって第2の粒子ビームのビーム経路に影響を及ぼすという不都合を有する。この理由のため、第2の粒子ビームが対象物上へ導かれ得る精度は静電界により第1の動作モードにおいて低減される。 The first train of particle beams may include at least one electrode that produces an electrostatic field, the electrostatic field being suitable for decelerating or accelerating the first particle beam. The electrostatic field is such that at least a portion of the electric field is emitted from the exit aperture (the first particle beam exits the first particle beam train through the aperture) while the particle beam system is in the first mode of operation. 23) and can be generated so as to be located between. As a result, the electrostatic field also has the effect that secondary particles coming from the object are accelerated to a detector arranged in the first particle beam train, so that a large amount of secondary particles can be detected. As a result, the first train of particle beams in the first mode of operation provides a very high resolution for recording an image of the object. However, the electrostatic field here has the disadvantage that it also acts on the second particle beam and thus affects the beam path of the second particle beam. For this reason, the accuracy with which the second particle beam can be directed onto the object is reduced in the first mode of operation by the electrostatic field.

第2の動作モードでは、共通作業領域内の静電界の強度は、第1の粒子ビーム列と対象物との間のエンドキャップの配置により低下され、この結果、第2の動作モードにおける第2の粒子ビームに対する静電界の影響は第1の動作モードにおける影響より小さい。その結果、第2の粒子ビームは第2の動作モードではより高い精度で対象物上へ導かれ得る。たとえ共通作業領域内の静電界が第1の動作モードにおけるものより第2の動作モードにおいて弱くても、二次粒子は、第2の動作モード中にこの検出器により依然として検出され得るように十分な量で、第1の粒子ビーム列内に配置された検出器まで依然として加速される。 In the second mode of operation, the strength of the electrostatic field in the common working area is reduced by the placement of the end cap between the first particle beam train and the object, which results in the second mode of operation in the second mode of operation. The effect of the electrostatic field on the particle beam is smaller than that in the first mode of operation. As a result, the second particle beam can be directed onto the object with higher accuracy in the second mode of operation. Even if the electrostatic field in the common working area is weaker in the second mode of operation than in the first mode of operation, the secondary particles are sufficient so that they can still be detected by this detector during the second mode of operation. And is still accelerated to a detector located in the first train of particle beams.

この結果、粒子ビーム系は、第1の粒子ビーム列が極高精度で動作する第1の動作モードと第2の粒子ビーム列が極高精度で動作する第2の動作モードとを提供する。その結果、第1の動作モード中に検出される二次粒子は対象物の高精細画像を表す画像データを生成するために使用され得る。次に、これらの画像データは、第2の粒子ビームが極高精度で対象物上へ導かれ得る第2の動作モードにおいて第2の粒子ビーム又は第2の粒子ビーム列を制御するために使用され得る。 As a result, the particle beam system provides a first mode of operation in which the first particle beam train operates with extremely high precision and a second mode of operation in which the second particle beam train operates with extremely high precision. As a result, the secondary particles detected during the first mode of operation can be used to generate image data representing a high definition image of the object. These image data are then used to control the second particle beam or the second particle beam train in a second mode of operation in which the second particle beam can be directed onto the object with very high precision. Can be done.

粒子ビーム系における処理を制御するために、粒子ビーム系は、粒子ビーム系に本明細書に記載の方法を行わせるように構成されたコントローラを有し得る。 To control processing in the particle beam system, the particle beam system can have a controller configured to cause the particle beam system to perform the methods described herein.

本発明の別の態様は粒子ビーム系を操作する(特に本明細書に記載の粒子ビーム系を操作する)方法に関する。本方法は第1のシーケンスと第2のシーケンスとを含む。第1のシーケンスの初めに、粒子ビーム系は、第1のシーケンスの過程で行われるすべてのさらなる工程が第1の動作モードにおいて行われるように第1の動作モードにされる。第2のシーケンスの初めに、粒子ビーム系は、第2のシーケンスの過程で行われるすべてのさらなる工程が第2の動作モードにおいて行われるように第2の動作モードにされる。 Another aspect of the invention relates to a method of operating a particle beam system, particularly a particle beam system described herein. The method includes a first sequence and a second sequence. At the beginning of the first sequence, the particle beam system is put into the first operating mode such that all further steps performed in the course of the first sequence are performed in the first operating mode. At the beginning of the second sequence, the particle beam system is put into the second operating mode so that all further steps performed in the course of the second sequence are performed in the second operating mode.

例示的実施形態によると、第1のシーケンスは、粒子ビーム系が第1の動作モードにある間に、共通作業領域内に配置された対象物から来る二次粒子を第1の粒子ビーム列内に配置された少なくとも1つの検出器を使用することにより検出する工程を含む。このようにして、対象物の高精細画像が第1のシーケンス中に生成され得る。第2のシーケンスは、粒子ビーム系が第2の動作モードにある間に、第2の粒子ビームにより対象物を特に第1のシーケンスの過程で記録された二次粒子に基づき処理する工程を含む。このようにして、対象物は、特に第1のシーケンスの過程で高精度に記録された二次粒子に基づく画像に基づき、第2の粒子ビームにより高精度に処理され得る。 According to an exemplary embodiment, the first sequence includes secondary particles coming from an object located in the common working area in the first particle beam train while the particle beam system is in the first mode of operation. Detecting by using at least one detector located at. In this way, a high definition image of the object can be generated during the first sequence. The second sequence includes the step of treating the object with the second particle beam, especially based on the secondary particles recorded during the first sequence, while the particle beam system is in the second mode of operation. .. In this way, the object can be processed with high accuracy by the second particle beam, in particular on the basis of the images based on the secondary particles recorded with high accuracy during the first sequence.

別の実施態様によれば、本方法はさらに、第1及び第2のシーケンスの期間中に第1の粒子ビーム列により、第1の粒子ビームを減速又は加速するのに適した静電界を生成する工程を含む。粒子ビームを減速する静電界は2つの本質的な効果を有する。第1に、第1の粒子ビームの粒子は、第1の粒子ビーム列から出る前に高運動エネルギー(例えば10keV)で第1の粒子ビーム列を通過し得る。これは、第1の粒子ビームの粒子間のクーロン相互作用の効果を低減し、第1の粒子ビーム列の高精度をもたらす。静電界により減速された第1の粒子ビームの粒子は、第1の粒子ビームの粒子が静電界により減速されたので、対象物を損傷しない又はより少ない程度に対象物を損傷する。粒子ビームを加速する静電界は、特に正電圧が対象物に印加されれば、対象物の記録画像のコントラストの改善/変更に寄与し得る。 According to another embodiment, the method further generates an electrostatic field suitable for decelerating or accelerating the first particle beam by the first train of particle beams during the first and second sequences. Including the step of The electrostatic field that slows down the particle beam has two essential effects. First, the particles of the first particle beam train may pass through the first particle beam train at high kinetic energy (eg, 10 keV) before exiting the first particle beam train. This reduces the effect of Coulomb interactions between the particles of the first particle beam and results in a high accuracy of the first particle beam train. The particles of the first particle beam that are decelerated by the electrostatic field do not damage the object or damage the object to a lesser extent because the particles of the first particle beam have been decelerated by the electrostatic field. The electrostatic field that accelerates the particle beam can contribute to improving/changing the contrast of the recorded image of the object, especially if a positive voltage is applied to the object.

静電界のさらなる本質的効果は、対象物と第1の粒子ビーム及び/又は第2の粒子ビームとの相互作用のおかげで生成された二次粒子が第1の粒子ビーム列内に配置された少なくとも1つの検出器まで加速され、その結果、多量の生成された二次粒子が検出され得、ひいては、検出された二次粒子により生成され得る対象物の画像の精度を改善する、ということである。 A further essential effect of the electrostatic field is that secondary particles generated due to the interaction of the object with the first particle beam and/or the second particle beam are arranged in the first particle beam train. Accelerated to at least one detector, so that a large amount of the produced secondary particles can be detected and thus improve the accuracy of the image of the object which can be produced by the detected secondary particles. is there.

静電界の生成の期間中、静電界を生成するために電極(そして対象物)へ印加される電圧又は電圧群又は電位又は電位群はほぼ一定に維持される。したがって、第1及び第2のシーケンス中に電圧又は電位を変更する必要はない。 During the generation of the electrostatic field, the voltage or voltage groups or potentials or potential groups applied to the electrodes (and the object) to generate the electrostatic field are maintained substantially constant. Therefore, there is no need to change the voltage or potential during the first and second sequences.

静電界は、粒子ビーム系が第1の動作モードにある間に電界の少なくとも一部が出口開口(第1の粒子ビームはこの開口を通り第1の粒子ビーム列から出ることができる)と対象物との間に位置するように、生成され得る。このようにして、対象物から来る二次粒子は効率的に検出され得る。 The electrostatic field is contrasted with the exit aperture (where the first particle beam can exit the first particle beam train through this aperture) for at least part of the electric field while the particle beam system is in the first mode of operation. It can be generated so as to be located between objects. In this way, secondary particles coming from the object can be efficiently detected.

第2の動作モードでは、エンドキャップは第1の粒子ビーム列と対象物との間に配置される。例えば、エンドキャップは、粒子ビーム系を第2の動作モードにするために第1の粒子ビーム列の出口開口と対象物との間に配置され得る。これにより、作業領域内の静電界の強度は、粒子ビーム系が第1の動作モードにある場合と比較して低減される。この結果、第2の粒子ビーム列の精度に負の影響を及ぼす静電界の強度は共通作業領域において第2の動作モードでは低下する。 In the second mode of operation, the end cap is located between the first train of particle beams and the object. For example, an end cap can be placed between the exit aperture of the first particle beam train and the object to place the particle beam system in the second mode of operation. Thereby, the intensity of the electrostatic field in the working area is reduced compared to when the particle beam system is in the first operating mode. As a result, the strength of the electrostatic field, which negatively affects the accuracy of the second particle beam train, decreases in the second working mode in the common working area.

一実施形態によると、第1のシーケンスはさらに、粒子ビーム系を第1の動作モードにする工程を含む。例えば、粒子ビーム系は、エンドキャップを第1の粒子ビームのビーム経路の外に配置することにより第1の動作モードにされる。 According to one embodiment, the first sequence further comprises placing the particle beam system in a first mode of operation. For example, the particle beam system is placed in the first mode of operation by placing the end cap outside the beam path of the first particle beam.

例示的実施形態によると、第2のシーケンスは粒子ビーム系を第2の動作モードにする工程を含む。粒子ビーム系は、例えばエンドキャップを第1の粒子ビーム列と作業領域との間に配置することにより第2の動作モードにされ得る。 According to an exemplary embodiment, the second sequence includes placing the particle beam system in a second operating mode. The particle beam system may be put into the second mode of operation by, for example, placing an end cap between the first train of particle beams and the working area.

別の例示的実施形態によると、第1のシーケンスは以下のさらなる工程を含み得る:第1のシーケンス中に検出された二次粒子に基づき、対象物の画像を表す画像データを生成する工程;及び/又は粒子ビーム系が対象物から来る二次粒子を生成するために第1の動作モードにある間に第2の粒子ビーム及び/又は第1の粒子ビームを対象物上へ導く工程;及び/又は粒子ビーム系が第1の動作モードにある間に第2の粒子ビームを使用して対象物を処理する工程。これらの工程は、第1のシーケンス中に次から次へと又は同時にそして繰り返し行われ得る。 According to another exemplary embodiment, the first sequence may include the following further steps: generating image data representative of an image of the object based on the secondary particles detected during the first sequence; And/or directing the second particle beam and/or the first particle beam onto the object while the particle beam system is in the first mode of operation to generate secondary particles coming from the object; and And/or treating the object with the second particle beam while the particle beam system is in the first mode of operation. These steps can be performed one after the other during the first sequence or simultaneously and repeatedly.

別の例示的実施形態によると、第2のシーケンスは以下のさらなる工程を含む:粒子ビーム系が第2の動作モードにある間に、第1の粒子ビーム列内に配置された少なくとも1つの検出器を使用して、対象物から来てエンドキャップの開口を通過する二次粒子を検出する工程;及び/又は第2のシーケンス中に検出された二次粒子に基づき、対象物の画像を表す画像データを生成する工程;及び/又は対象物から来る二次粒子を生成するために粒子ビーム系が第2の動作モードにある間に、エンドキャップの開口を通過する第2の粒子ビーム及び/又は第1の粒子ビームを対象物上へ導く工程。第2のシーケンスのこれらの工程は、第2のシーケンス中に次から次へと又は同時にそして繰り返し行われ得る。 According to another exemplary embodiment, the second sequence comprises the following further steps: at least one detection arranged in the first particle beam train while the particle beam system is in the second mode of operation. Detecting secondary particles coming from the object and passing through the opening of the end cap using a vessel; and/or representing an image of the object based on the secondary particles detected during the second sequence. Generating image data; and/or a second particle beam passing through the aperture of the end cap while the particle beam system is in the second mode of operation to generate secondary particles coming from the object and/or Or directing the first particle beam onto the object. These steps of the second sequence may be performed one after the other during the second sequence or simultaneously and repeatedly.

別の実施形態によると、第1のシーケンスは第2のシーケンスの前に(特に直前に)行われる。さらに又は代替的に、第1のシーケンスは第2のシーケンスの後に(特に直後に)行われ得る。その結果、第1のシーケンスは、第2のシーケンスの前に及び/又は後にそして特に第2のシーケンスと共に繰り返し行われ得る。その結果、第1及び第2のシーケンスは例えば交互に逐次的に繰り返され得る。本方法は例えば終了条件が満たされれば終了し得る。 According to another embodiment, the first sequence is performed before (especially immediately before) the second sequence. Additionally or alternatively, the first sequence may occur after (especially immediately after) the second sequence. As a result, the first sequence may be repeated before and/or after the second sequence and especially with the second sequence. As a result, the first and second sequences may be sequentially repeated, for example alternatingly. The method may end, for example, if the end condition is met.

本発明の実施形態は添付図面を参照し以下にさらに詳細に説明される。 Embodiments of the present invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings.

第1の動作モードにおける一実施形態による粒子ビーム系を示す。3 illustrates a particle beam system according to one embodiment in a first mode of operation. 第2の動作モードにおける図1に示す粒子ビーム系の第1の図解を示す。2 shows a first illustration of the particle beam system shown in FIG. 1 in a second mode of operation. 第2の動作モードにおける図1に示す粒子ビーム系の第2の図解を示す。2 shows a second illustration of the particle beam system shown in FIG. 1 in a second mode of operation. 図1〜図3に示される粒子ビーム系を操作する方法の可能な工程を示す。Figure 4 illustrates possible steps of a method of operating the particle beam system shown in Figures 1-3. 図1〜図3に示される粒子ビーム系を操作する方法の別の実施形態を示す。4 illustrates another embodiment of a method of operating the particle beam system shown in FIGS.

図1は第1の動作モードにおける一実施形態による粒子ビーム系1を示す。粒子ビーム系1は第1の粒子ビーム列を含む。本例では、第1の粒子ビーム列は走査型電子顕微鏡の形式で構成された電子ビーム列3である。粒子ビーム系1はさらに第2の粒子ビーム列を含む。本例では、第2の粒子ビーム列はイオンビーム列5である。しかし、第1の粒子ビーム列はまたイオンビーム列であり得、第2の粒子ビーム列はまた電子ビーム列であり得る。 FIG. 1 shows a particle beam system 1 according to one embodiment in a first mode of operation. The particle beam system 1 comprises a first particle beam train. In this example, the first particle beam train is an electron beam train 3 configured in the form of a scanning electron microscope. The particle beam system 1 further comprises a second particle beam train. In this example, the second particle beam train is the ion beam train 5. However, the first particle beam train can also be an ion beam train and the second particle beam train can also be an electron beam train.

電子ビーム列3は、粒子源7、集光レンズ9、ブースタ11、及び対物レンズ13を含む。粒子源7は、陰極15、抑制電極17、及び引き出し電極19を含む。 The electron beam train 3 includes a particle source 7, a condenser lens 9, a booster 11, and an objective lens 13. The particle source 7 includes a cathode 15, a suppression electrode 17, and an extraction electrode 19.

陰極15と検査又は処理される対象物23の表面との間に広がる電子ビーム21は粒子源7により生成される。 An electron beam 21 which spreads between the cathode 15 and the surface of the object 23 to be inspected or treated is generated by the particle source 7.

電子ビーム21は、集光レンズ9、ブースタ11、及び対物レンズ13を通過する。電子ビーム列3(特に対物レンズ13)は、対象物23が配置される又は配置され得る対物面25に電子ビーム21の焦点が合うように構成される。 The electron beam 21 passes through the condenser lens 9, the booster 11, and the objective lens 13. The electron beam train 3 (particularly the objective lens 13) is configured such that the electron beam 21 is focused on the objective surface 25 on which the object 23 is or can be placed.

ブースタ11は、電子ビーム21の電子が例えば10keVの運動エネルギーを有する高運動エネルギーでもってブースタ11を横断し得るように電子ビーム21の一部分を取り囲むように構成される。この結果、電子ビーム21の球面収差及び色収差が最小化され、擾乱電界の影響が低減される。 The booster 11 is configured to surround a portion of the electron beam 21 so that the electrons of the electron beam 21 can traverse the booster 11 with high kinetic energy having a kinetic energy of, for example, 10 keV. As a result, the spherical aberration and chromatic aberration of the electron beam 21 are minimized, and the influence of the disturbing electric field is reduced.

対物レンズ13は、内側磁極片27と外側磁極片29との間のギャップ33内に磁場を生成するために内側磁極片27、外側磁極片29、及び励振器コイル31を含む。対物レンズ13はさらに、ブースタ11の対象物側端部分により形成される第1の電極35と外側磁極片29の対象物側端部分に位置する第2の電極37とを含む。この結果、対物レンズ13は合成された磁界及び静電界対物レンズである。第2の電極37は、外側磁極片29へ印加される電位とは異なる電位が第2の電極37へ印加され得るようなやり方で、外側磁極片29から電気的に絶縁され得る。 The objective lens 13 includes an inner pole piece 27, an outer pole piece 29, and an exciter coil 31 to generate a magnetic field in the gap 33 between the inner pole piece 27 and the outer pole piece 29. Objective lens 13 further includes a first electrode 35 formed by the object-side end portion of booster 11 and a second electrode 37 positioned at the object-side end portion of outer pole piece 29. As a result, the objective lens 13 is a combined magnetic field and electrostatic field objective lens. The second electrode 37 may be electrically isolated from the outer pole piece 29 in such a manner that a potential different from the potential applied to the outer pole piece 29 may be applied to the second electrode 37.

電子ビーム列3はさらに、二次粒子(特に二次電子)を検出するための第1の検出器39を含み、第1の検出器39はブースタ11内と従って電子ビーム列3内とに配置される。第1の検出器39は、対象物23と電子ビーム21との相互作用のおかげで生成された二次粒子であって電子ビーム列3の対象物側出口開口41を通って電子ビーム列3の内部に入りそして第1の検出器39に入射する二次粒子を検出するように構成される。二次電子の例示的軌道43が破線により示される。 The electron beam train 3 further comprises a first detector 39 for detecting secondary particles (in particular secondary electrons) which is arranged in the booster 11 and thus in the electron beam train 3. To be done. The first detector 39 is a secondary particle generated due to the interaction between the object 23 and the electron beam 21 and passes through the object-side exit opening 41 of the electron beam array 3 to the electron beam array 3 of the electron beam array 3. It is configured to detect secondary particles that enter the interior and impinge on the first detector 39. An exemplary trajectory 43 of secondary electrons is shown by a dashed line.

電子ビーム列3は、ブースタ11内に二次粒子を検出するための第2の検出器45を含む。第2の検出器は、対象物23から出口開口41を通り対物レンズ13の内部へそして開口47を通り第1の検出器39内へ伝搬し第2の検出器45に入射する二次粒子(特に後方散乱電子)を検出するように構成される。後方散乱電子の例示的軌道49が破線により示される。 The electron beam train 3 includes a second detector 45 for detecting secondary particles in the booster 11. The second detector propagates from the object 23 through the exit aperture 41 into the objective lens 13 and through the aperture 47 into the first detector 39 and enters the second detector 45 with secondary particles ( In particular, it is configured to detect backscattered electrons). An exemplary trajectory 49 of backscattered electrons is shown by the dashed line.

第1の電位が第1の電極35へ印加され得、第2の電位が第2の電極37へ印加され得、第2の電位は第1の電位より小さい。このようにして、電子ビーム21は、ブースタ11を通過した後に、そして出口開口41を通って電子ビーム列3から出る前に、減速される、すなわち、粒子ビーム21の電子の運動エネルギーが低減される。代替的に、第1の電位が第1の電極35へ印加され得、第2の電位が第2の電極37へ印加され得、第2の電位は第1の電位より大きい。このようにして、電子ビーム21は、ブースタ11を通過した後に、そして出口開口41を通って電子ビーム列3から出る前に、加速される、すなわち粒子ビーム21の電子の運動エネルギーは増加される。 The first potential may be applied to the first electrode 35, the second potential may be applied to the second electrode 37, and the second potential is less than the first potential. In this way, the electron beam 21 is decelerated after passing through the booster 11 and before exiting the electron beam train 3 through the exit aperture 41, ie the kinetic energy of the electrons of the particle beam 21 is reduced. It Alternatively, the first potential may be applied to the first electrode 35, the second potential may be applied to the second electrode 37, and the second potential is greater than the first potential. In this way, the electron beam 21 is accelerated, ie after passing through the booster 11 and before exiting the electron beam train 3 through the exit opening 41, ie the kinetic energy of the electrons of the particle beam 21 is increased. ..

加えて、第2の電極37の第2の電位未満、又は第2の電位超の第3の電位が対象物23へ印加され得る。 In addition, a third potential below the second potential of the second electrode 37 or above the second potential may be applied to the object 23.

前述の電位を第1の電極35及び第2の電極37(及び対象物23)へ印加することにより、対象物23と電子ビーム21との相互作用により生成される二次粒子(特に二次電子及び後方散乱電子)が出口開口41に向かって加速され、そして出口開口41を通過することにより電子ビーム列3の内部に入り、そして第1の検出器39又は第2の検出器45に入射するまで前記内部内を伝播する、という効果を有する静電界が生成される。このようにして、多量の二次粒子が第1の検出器39及び第2の検出器45へ誘導され得、対象物23が電子ビーム列3のこの構成により非常に高い空間分解能で解析され得るという結果となる。 By applying the above-mentioned potential to the first electrode 35 and the second electrode 37 (and the object 23), secondary particles (especially secondary electrons) generated by the interaction between the object 23 and the electron beam 21. And backscattered electrons) are accelerated towards the exit aperture 41 and pass through the exit aperture 41 into the electron beam train 3 and are incident on the first detector 39 or the second detector 45. An electrostatic field is produced which has the effect of propagating in the interior up to. In this way a large amount of secondary particles can be guided to the first detector 39 and the second detector 45 and the object 23 can be analyzed with very high spatial resolution due to this configuration of the electron beam train 3. Will result.

イオンビーム列5は、対象物23を処理する(特に対象物23から材料を除去する又は処理ガスの送り込みにより対象物23から材料を切り取る)のに好適なイオンビーム51を生成するように構成される。電子ビーム列3とイオンビーム列5は、電子ビーム列3の主軸55とイオンビーム列5の主軸57とが交差する共通作業領域53を有する。イオンビーム列5は、対象物23の様々な部位を処理することができるようにイオンビーム51を偏向し得る偏向器59を含む。 The ion beam train 5 is configured to generate an ion beam 51 suitable for treating the object 23 (in particular, removing material from the object 23 or cutting material from the object 23 by feeding a processing gas). It The electron beam train 3 and the ion beam train 5 have a common work area 53 where the main axis 55 of the electron beam train 3 and the main shaft 57 of the ion beam train 5 intersect. The ion beam train 5 includes a deflector 59 capable of deflecting the ion beam 51 so that various parts of the object 23 can be processed.

イオンビーム51は、第1の電極35及び第2の電極37により第2の電極37と対象物23との間に生成される静電界中を伝搬する。この結果、イオンビーム51は、イオンビーム列5から出た後、イオンビーム51が対象物23上へ導かれ得る精度に悪影響を及ぼす前記静電界により偏向される。 The ion beam 51 propagates in an electrostatic field generated between the second electrode 37 and the object 23 by the first electrode 35 and the second electrode 37. As a result, the ion beam 51 is deflected by the electrostatic field, which has a bad influence on the accuracy with which the ion beam 51 can be guided onto the object 23, after it has exited the ion beam train 5.

粒子ビーム系1はさらにエンドキャップ61を含む。エンドキャップ61は、電子ビーム列3の出口開口41より小さくてもよい開口63を有する。エンドキャップ61は、エンドキャップ61が電子ビーム21のビーム経路22、イオンビーム51のビーム経路、及び出口開口41を通る二次粒子の軌道43、49を妨害しないように、エンドキャップ61を電子ビーム21のビーム経路22の外に(そしてイオンビーム51のビーム経路の外に)配置するように構成されたムーブメント装置65へ接続される。図1に示す粒子ビーム系1の状態であって、電子ビーム21及びイオンビーム51のビーム経路も出口開口41を通過する二次粒子の軌道も妨害しないようにエンドキャップ61が配置される粒子ビーム系1の状態は、粒子ビーム系1の第1の動作モードと示される。 The particle beam system 1 further includes an end cap 61. The end cap 61 has an opening 63 which may be smaller than the exit opening 41 of the electron beam train 3. The end cap 61 is arranged so that the end cap 61 does not interfere with the beam path 22 of the electron beam 21, the beam path of the ion beam 51, and the trajectories 43, 49 of the secondary particles passing through the exit opening 41. 21 connected to a movement device 65 configured to be arranged outside the beam path 22 (and outside the beam path of the ion beam 51). In the state of the particle beam system 1 shown in FIG. 1, a particle beam in which an end cap 61 is arranged so as not to interfere with the beam paths of the electron beam 21 and the ion beam 51 and the trajectories of secondary particles passing through the exit opening 41. The state of system 1 is designated as the first mode of operation of particle beam system 1.

図2は、第2の動作モードにおける図1に示す粒子ビーム系1の詳細を示す。粒子ビーム系1の第2の動作モードでは、エンドキャップ61は、電子ビーム21のビーム経路22がエンドキャップ61の開口63を通過し得るように、そして共通作業領域53から来る二次粒子がエンドキャップ61の開口63を通過して検出器39へ達し得るように配置される。粒子ビーム系1の第2の動作モードでは、エンドキャップ61は、電子ビーム列3と対象物23との間に、特に対物レンズ13と対象物23との間に、より具体的には第2の電極37と対象物23との間に配置される。ムーブメント装置65は、エンドキャップ61をそれに応じて配置するように構成され、さらに粒子ビーム系が第1の動作モードから第2の動作モードへそして第2の動作モードから第1の動作モードへ遷移され得るようにエンドキャップ61を移動するように構成される。 FIG. 2 shows details of the particle beam system 1 shown in FIG. 1 in the second operating mode. In the second mode of operation of the particle beam system 1, the end cap 61 is arranged so that the beam path 22 of the electron beam 21 can pass through the opening 63 of the end cap 61, and the secondary particles coming from the common working area 53 end. It is arranged so that it can pass through the opening 63 of the cap 61 and reach the detector 39. In the second mode of operation of the particle beam system 1, the end cap 61 is arranged between the electron beam train 3 and the object 23, in particular between the objective lens 13 and the object 23, more specifically in the second mode. Is placed between the electrode 37 and the object 23. The movement device 65 is configured to position the end cap 61 accordingly, and further the particle beam system transitions from the first operating mode to the second operating mode and from the second operating mode to the first operating mode. Is configured to move the end cap 61 so that it can be moved.

粒子ビーム系1の第2の動作モードでは、電子ビーム21は、エンドキャップ61の開口63を通って対象物23の共通作業領域53内に導きかれ続け得る。加えて、イオンビーム51は対象物23上の共通作業領域53内に導かれ続け得る。換言すれば、電子ビーム列3及びイオンビーム列5の共通作業領域53は第2の動作モードにおいてすら存在する。 In the second mode of operation of the particle beam system 1, the electron beam 21 may continue to be guided through the opening 63 of the end cap 61 into the common working area 53 of the object 23. In addition, the ion beam 51 may continue to be directed into the common work area 53 on the object 23. In other words, the common working area 53 of the electron beam train 3 and the ion beam train 5 is present even in the second operating mode.

粒子ビーム系1の第2の動作モードでは、エンドキャップ61は、電極37と対象物23との間の第1の電極35及び第2の電極37により生成される静電界は粒子ビーム系1が第1の動作モードにある場合と比較して共通作業領域53内では弱い、という効果を有する。たとえエンドキャップ61が静電界を弱めても、第1の動作モードと比較して弱められた静電界は、対象物23から来る二次粒子が、それ程効率的ではないにしても、電子ビーム列3の出口開口41までそしてしたがって第1の検出器39及び第2の検出器45まで加速され続けるように、エンドキャップ61の開口63を依然として通過する。したがって、第2の動作モードにおいて実現可能な電子ビーム列3の解像度は第1の動作モードにおけるものより低い。 In the second operation mode of the particle beam system 1, the end cap 61 causes the electrostatic field generated by the first electrode 35 and the second electrode 37 between the electrode 37 and the object 23 to be generated by the particle beam system 1. It has an effect that it is weak in the common work area 53 as compared with the case of the first operation mode. Even if the end cap 61 weakens the electrostatic field, the weakened electrostatic field compared to the first mode of operation causes the secondary particles coming from the object 23 to be a less efficient electron beam train. It still passes through the opening 63 of the end cap 61 so that it continues to be accelerated up to the outlet opening 41 of the three and thus to the first detector 39 and the second detector 45. Therefore, the resolution of the electron beam train 3 that can be realized in the second operation mode is lower than that in the first operation mode.

他方で、第1の動作モードと比較して弱められた静電界は、第2の動作モードにおいては、イオンビーム51のビーム経路に対する効果より小さい効果を有する。このことは、イオンビームが第1の動作モードにおけるものよりも高い精度で対象物23上へ導かれ得るということを意味する。 On the other hand, the weakened electrostatic field compared to the first mode of operation has a smaller effect on the beam path of the ion beam 51 in the second mode of operation. This means that the ion beam can be directed onto the object 23 with greater accuracy than in the first mode of operation.

電子ビーム21とイオンビーム51との両方は、図1に示す粒子ビーム系1の第1の動作モードではそしてまた図2に示し粒子ビーム系1の第2の動作モードでは、第1に、対象物23の画像を表す検出された二次粒子に基づき画像データを生成するために、そして第2に、イオンビーム51により対象物23を処理するために、対象物23の同じ領域上へ次から次へと又は同時に導かれる。画像データを生成するのに使用される二次粒子は、対象物23と電子ビーム21との相互作用又は対象物23とイオンビーム51との相互作用により生成され得る、又は対象物23と、電子ビーム21とイオンビーム51との両方との相互作用により生成され得る。 Both the electron beam 21 and the ion beam 51 in the first operating mode of the particle beam system 1 shown in FIG. 1 and also in the second operating mode of the particle beam system 1 shown in FIG. In order to generate image data based on the detected secondary particles representing the image of the object 23, and secondly to treat the object 23 with the ion beam 51, onto the same area of the object 23 Guided to the next or at the same time. The secondary particles used to generate the image data may be generated by the interaction between the object 23 and the electron beam 21, or the interaction between the object 23 and the ion beam 51, or the object 23 and the electron. It can be generated by the interaction of both the beam 21 and the ion beam 51.

粒子ビーム系1はさらに、電子ビーム列3、イオンビーム列5、及びムーブメント装置65を制御し得るコントローラ(添付図面に示さない)を含み得る。特に、コントローラは粒子ビーム系1を第1の動作モードにするように構成される。これは、図1に一例として示すようにエンドキャップ61を電子ビーム21のビーム経路22の外に配置することにより達成される。さらに、コントローラは粒子ビーム系1を第2の動作モードにし得る。これは、エンドキャップを電子ビーム列3と共通作業領域53との間に配置することにより達成される。特に、エンドキャップ61は、電子ビーム21のビーム経路22がエンドキャップ61の開口63を通過し得るように、そして共通作業領域53から来る二次粒子がエンドキャップ61の開口63を通過し電子ビーム列3の検出器39、45のうちの1つに達し得るように、配置される。 The particle beam system 1 may further include a controller (not shown in the accompanying drawings) capable of controlling the electron beam train 3, the ion beam train 5, and the movement device 65. In particular, the controller is arranged to put the particle beam system 1 in a first mode of operation. This is accomplished by placing the end cap 61 outside the beam path 22 of the electron beam 21, as shown by way of example in FIG. Further, the controller may put the particle beam system 1 in a second mode of operation. This is achieved by placing an end cap between the electron beam train 3 and the common work area 53. In particular, the end cap 61 is arranged so that the beam path 22 of the electron beam 21 can pass through the opening 63 of the end cap 61, and the secondary particles coming from the common working area 53 pass through the opening 63 of the end cap 61. Arranged so that one of the detectors 39, 45 of row 3 can be reached.

さらに、コントローラは、本明細書に記載の方法を行うようなやり方で粒子ビーム系1を制御するように構成される。 Further, the controller is configured to control the particle beam system 1 in such a manner as to perform the methods described herein.

図1と図2において、対象物23は、第1の粒子ビーム列(電子ビーム列3)に対しほぼ直交して配向されるものとして示される。しかし、粒子ビーム系1の様々なアプリケーションでは、対象物23はまた、第2の粒子ビーム列(イオンビーム列5)に対しほぼ直交して配向され得る。第1のシーケンスと第2のシーケンスとの両方は、対象物が第1の粒子ビーム列3の主軸55に対しほぼ直交して又は第2の粒子ビーム列5の主軸57に対しほぼ直交して配向されるようなやり方で対象物を移動する工程を含み得る。 1 and 2, the object 23 is shown as oriented substantially orthogonal to the first particle beam train (electron beam train 3). However, in various applications of the particle beam system 1, the object 23 can also be oriented substantially orthogonal to the second particle beam train (ion beam train 5). Both the first sequence and the second sequence are such that the object is substantially orthogonal to the major axis 55 of the first particle beam train 3 or to the major axis 57 of the second particle beam train 5. It may include moving the object in a manner such that it is oriented.

図3は、対象物23が第2の粒子ビーム列(イオンビーム列5)に対しほぼ直交して配向される第2の動作モードにおける粒子ビーム系1の詳細を示す。図1と図2に示すやり方でムーブメント装置65を配置するのではなく、図3に示すように、第1の粒子ビーム列(電子ビーム列3)の主軸55に対し横断して(具体的にはほぼ直交して)そして第2の粒子ビーム列(イオンビーム列5)の主軸57に対し横断して(具体的にはほぼ直交して)配向される方向に沿ってムーブメント装置65を配置することが有利かもしれない。このようにして、対象物23とムーブメント装置65との衝突を防止することが可能である。しかし、対象物23の配向は、第1の粒子ビーム列3に対し及び/又は第2の粒子ビーム列5に対しほぼ直交配向に限定されない。むしろ、対象物23は任意の考えられる/可能な配向も有し得る。特に、第1のシーケンスにおける対象物23は、第1の粒子ビーム列3に対し及び/又は第2の粒子ビーム列5に対し1つの配向に留まり得る又は異なる配向にされ得る。さらに、対象物23はまた、第2シーケンス中、第1の粒子ビーム列3に対し及び/又は第2の粒子ビーム列5に対し1つの配向に留まり得る又は異なる配向にされ得る。特に、第1及び第2のシーケンスにおける配向は互いに異なってもよいし同じであってもよい。 FIG. 3 shows details of the particle beam system 1 in a second mode of operation in which the object 23 is oriented substantially orthogonal to the second particle beam train (ion beam train 5). Rather than arranging the movement device 65 in the manner shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 3, transverse to the main axis 55 of the first particle beam train (electron beam train 3) (specifically Position the movement device 65 along a direction oriented substantially transversely to the main axis 57 of the second particle beam train (ion beam train 5) (specifically substantially perpendicular). May be advantageous. In this way, it is possible to prevent the collision between the object 23 and the movement device 65. However, the orientation of the object 23 is not limited to a substantially orthogonal orientation with respect to the first particle beam train 3 and/or the second particle beam train 5. Rather, the object 23 may have any conceivable/possible orientation. In particular, the objects 23 in the first sequence may remain in one orientation with respect to the first particle beam train 3 and/or with respect to the second particle beam train 5 or may be oriented differently. Furthermore, the object 23 may also remain in one orientation with respect to the first particle beam train 3 and/or with respect to the second particle beam train 5 or may be oriented differently during the second sequence. In particular, the orientations in the first and second sequences may be different or the same.

図4と図5に関し、粒子ビーム系1により行われ得る方法が以下に説明される。図4は、方法の一部分であり得る工程の例示的編纂を示す。 A method that can be performed by the particle beam system 1 is described below with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. 4 shows an exemplary compilation of steps that may be part of the method.

例示的方法は第1のシーケンスS1と第2のシーケンスS2とを含む。第1のシーケンスの工程は粒子ビーム系1が第1の動作モードにある間に行われ、第2のシーケンスの工程は粒子ビーム系1が第2の動作モードにある間に行われる。ここでの例外は動作モード間の粒子ビーム系の遷移だけである。 The exemplary method includes a first sequence S1 and a second sequence S2. The steps of the first sequence are performed while the particle beam system 1 is in the first operating mode, and the steps of the second sequence are performed while the particle beam system 1 is in the second operating mode. The only exception here is the transition of the particle beam system between operating modes.

第1のシーケンスS1は、第1の工程S11として、粒子ビーム系1を第1の動作モードにする工程を含み得る。第1の動作モードでは電子ビーム列3は、第2の動作モードに比較して強い、電子ビーム列3と対象物23との間の(又は共通作業領域53内の)静電界のおかげで非常に高精度で動作する。対照的に、イオンビーム列5は、強い静電界のおかげで第2の動作モードと比較し低減された精度で動作する。 The first sequence S1 may include the step of bringing the particle beam system 1 into the first operation mode as the first step S11. In the first mode of operation the electron beam train 3 is very strong compared to the second mode of operation due to the electrostatic field between the electron beam train 3 and the object 23 (or in the common working area 53). To operate with high precision. In contrast, the ion beam train 5 operates with reduced accuracy compared to the second mode of operation due to the strong electrostatic field.

粒子ビーム系1が第1の動作モードにされた(S11)後、以下に説明される工程が第1のシーケンス中に行われ得る。例えば、電子ビーム21又はイオンビーム51又はその両方は二次粒子を生成するために対象物23上へ導かれる(S12)。二次粒子は、電子ビーム列3内に配置された検出器39、45を使用することにより検出され得る(S13)。対象物23の画像を表す画像データは、前記検出された二次粒子に基づき生成され得る(S14)。対象物23の処理の進捗が画像データに基づき評価及び制御され得る。 After the particle beam system 1 is put into the first operation mode (S11), the steps described below may be performed during the first sequence. For example, the electron beam 21 and/or the ion beam 51 or both are guided onto the object 23 to generate secondary particles (S12). Secondary particles can be detected by using the detectors 39, 45 arranged in the electron beam train 3 (S13). Image data representing an image of the object 23 may be generated based on the detected secondary particles (S14). The progress of the processing of the object 23 can be evaluated and controlled based on the image data.

その前に、その後、又は同時に、イオンビームは、対象物23を処理するように、すなわち処理ガスの添加によりそれから材料を除去する又は切り取るようにその上へ導かれ得る(S15)。 Before, after, or at the same time, the ion beam may be directed thereon to treat the object 23, ie to remove or trim material from it by the addition of a treatment gas (S15).

第1のシーケンスの期間中、二次粒子の検出(S13)の改善に寄与する静電界が電子ビーム列3と対象物23との間に(又は共通作業領域53内に)生成され得るS0。 During the first sequence, an electrostatic field can be generated between the electron beam train 3 and the object 23 (or in the common working area 53), which contributes to the improved detection of secondary particles (S13) S0.

アプリケーションに依存して、第1のシーケンスS1は前述の工程S12〜S14のうちの一部だけを含む。例えば、対象物23は第1のシーケンス中にイオンビーム51により処理されなく;むしろ、対象物23の画像データだけが、電子ビーム21を使用して及び/又はイオンビーム51を使用して生成される(S12)二次粒子を検出する(S13)ことにより生成される(S14)。その結果、第1の動作モードの利点だけがここでは利用され、これにより電子ビーム列3は極高精度で動作する。 Depending on the application, the first sequence S1 comprises only some of the steps S12 to S14 described above. For example, the object 23 is not processed by the ion beam 51 during the first sequence; rather, only image data of the object 23 is generated using the electron beam 21 and/or using the ion beam 51. It is generated by detecting secondary particles (S12) (S13) (S14). As a result, only the advantages of the first mode of operation are utilized here, whereby the electron beam train 3 operates with extremely high precision.

第1のシーケンスS1の工程は、第1のシーケンス中に複数回行われ得、そして特に繰り返され得る。例えば、最初に、電子ビーム21は画像データを生成する(S14)ように対象物上へ導かれる(S12)。イオンビームによる対象物の次の処理に関し、パラメータが第1のシーケンスの画像データに基づき判断される(S15)。イオンビーム51を使用することによる第1のシーケンス中の対象物23の処理(S15)後、電子ビーム21は、イオンビーム51を使用することにより対象物が再び処理される(S15)画像データを再び生成する(S14)ために対象物上へ再び導かれ得る(S12)。したがって、第1のシーケンスS1の工程は、第1のシーケンスS1が終了され第2のシーケンスS2が発生する前に、何回も繰り返され得る。 The steps of the first sequence S1 can be performed multiple times during the first sequence and can be particularly repeated. For example, first, the electron beam 21 is directed onto an object so as to generate image data (S14) (S12). Parameters are determined based on the image data of the first sequence for the subsequent processing of the object by the ion beam (S15). After processing the object 23 in the first sequence by using the ion beam 51 (S15), the electron beam 21 processes the object again by using the ion beam 51 (S15). It can be redirected (S12) onto the object to be regenerated (S14). Therefore, the steps of the first sequence S1 may be repeated many times before the first sequence S1 is ended and the second sequence S2 is generated.

第2のシーケンスS2は第1のシーケンスS1後に及び/又は前に行われ得る。 The second sequence S2 may occur after and/or before the first sequence S1.

第2のシーケンスS2は、第1の工程として、粒子ビーム系1を第2の動作モードにする工程(S21)を含み得る。第2の動作モードでは、電子ビーム列3は、第1の動作モードに比較して弱い電子ビーム列3と対象物23との間の(又は共通作業領域53内の)静電界のおかげでより低い精度で動作する。対照的に、イオンビーム列5は、弱められた静電界のおかげで第1の動作モードと比較して非常に高い精度で動作する。 The second sequence S2 may include, as a first step, a step (S21) of bringing the particle beam system 1 into a second operation mode. In the second mode of operation, the electron beam train 3 is much weaker than in the first mode of operation due to the electrostatic field between the electron beam train 3 and the object 23 (or in the common working area 53). Operates with low accuracy. In contrast, the ion beam train 5 operates with a very high accuracy compared to the first mode of operation, thanks to the weakened electrostatic field.

粒子ビーム系1が第2の動作モードにされた(S21)後、以下に説明される工程が第2のシーケンスS2において行われ得る。例えば、電子ビーム21又はイオンビーム51又はその両方は二次粒子を生成するために対象物23上へ導かれる(S22)。二次粒子は、電子ビーム列3内に配置された検出器39、45を使用することにより検出され得る(S23)。対象物23の画像を表す画像データは前記検出された二次粒子に基づき生成され得る(S24)。対象物23の処理の進捗が画像データに基づき評価及び制御され得る。 After the particle beam system 1 is put into the second operation mode (S21), the steps described below can be performed in the second sequence S2. For example, the electron beam 21 and/or the ion beam 51 or both are directed onto the object 23 to generate secondary particles (S22). Secondary particles can be detected by using the detectors 39, 45 arranged in the electron beam train 3 (S23). Image data representing an image of the object 23 may be generated based on the detected secondary particles (S24). The progress of the processing of the object 23 can be evaluated and controlled based on the image data.

その前に、その後、又は同時に、イオンビームは、対象物23を処理するように、すなわち処理ガスの添加により対象物23から材料を除去する又は切り取るように、その上へ導かれ得る(S25)。 Before, after, or at the same time, the ion beam may be directed thereon to treat the object 23, ie to remove or trim material from the object 23 by the addition of the treatment gas (S25). ..

第2のシーケンスS2の期間中、エンドキャップのおかげで第1の動作モードと比較して共通作業領域内で弱められるが二次粒子の検出の改善に依然として寄与する静電界が、電子ビーム列3と対象物23との間に(又は共通作業領域53内に)生成され得る(S0)。 During the second sequence S2, an electrostatic field, which is weakened in the common working area by virtue of the end caps compared to the first mode of operation, but which still contributes to the improved detection of secondary particles, is the electron beam train 3 Between the target object 23 and the target object 23 (or in the common work area 53) (S0).

アプリケーションに依存して、第2のシーケンスS2は前述の工程S22〜S25のうちの一部だけを含む。例えば、対象物23は第2のシーケンスS2中にイオンビーム51だけで処理され(S25)、対象物23のいかなる画像データも生成されない(S24)。その結果、第2の動作モードの利点だけが利用され、これにより、イオンビーム列5は非常に高精度で動作する。 Depending on the application, the second sequence S2 comprises only some of the steps S22-S25 described above. For example, the object 23 is processed only with the ion beam 51 during the second sequence S2 (S25) and no image data of the object 23 is generated (S24). As a result, only the advantages of the second mode of operation are utilized, which allows the ion beam train 5 to operate with very high precision.

第2のシーケンスS2の工程は、第2のシーケンスS2中に複数回行われ得、そして特に繰り返され得る。例えば、最初に、電子ビーム21は画像データを生成するために対象物上へ導かれる(S22)。イオンビームによる対象物の次の処理に関し、パラメータが第2のシーケンスの画像データに基づき判断される(S25)。イオンビーム51を使用することによる第2のシーケンスにおける対象物23の処理(S25)後、電子ビーム21は、イオンビーム51を使用することにより対象物が再び処理される(S25)画像データを再び生成する(S24)ために対象物上へ再び導かれ得る(S22)。したがって、第2のシーケンスS2の工程は、第2のシーケンスS2が終了され第1のシーケンスS1が発生する前に何回も繰り返され得る。 The steps of the second sequence S2 can be performed multiple times during the second sequence S2 and can be particularly repeated. For example, first the electron beam 21 is directed onto an object to generate image data (S22). Parameters are determined based on the image data of the second sequence for the subsequent processing of the object by the ion beam (S25). After the processing of the object 23 in the second sequence by using the ion beam 51 (S25), the electron beam 21 processes the object again by using the ion beam 51 (S25). It can be redirected (S22) onto the object to generate (S24). Therefore, the steps of the second sequence S2 can be repeated many times before the second sequence S2 is finished and the first sequence S1 occurs.

第1のシーケンスS1中に記録された(S14)画像データは、第1及び第2のシーケンス中に電子ビーム21及び/又はイオンビーム51を制御するために使用され得る(S12、S15、S22、S25)。第2のシーケンスS2中に記録された(S24)画像データは同様に、第1及び第2のシーケンス中に電子ビーム21及び/又はイオンビーム51を制御するために使用され得る(S12、S15、S22、S25)。 The image data recorded (S14) during the first sequence S1 may be used to control the electron beam 21 and/or the ion beam 51 during the first and second sequences (S12, S15, S22, S25). The image data recorded (S24) during the second sequence S2 may also be used to control the electron beam 21 and/or the ion beam 51 during the first and second sequences (S12, S15, S22, S25).

図5は粒子ビーム系1を操作する別の例示的方法を示す。本方法は第1のシーケンスの工程が行われることにより始まる。第1のシーケンス後、第1の終了条件が満たされたかどうかに関する照査が行われる。第1の終了条件はどんなタイプの対象物が生成されるか又はどのように対象物が処理されるかに依存する。例えば、対象物が所望形状を有するかどうかに関する評価が、第1のシーケンス中に記録された画像データに基づき行われる。第1の終了条件はまた、対象物が所定程度まで処理され解析されるということであり得る。 FIG. 5 illustrates another exemplary method of operating the particle beam system 1. The method begins by performing the steps of the first sequence. After the first sequence, a check is made as to whether the first termination condition has been met. The first termination condition depends on what type of object is created or how the object is processed. For example, an evaluation as to whether the object has the desired shape is made based on the image data recorded during the first sequence. The first termination condition may also be that the object is processed and analyzed to a certain extent.

第1の終了条件が満たされれば、本方法は終了する。第1の終了条件が満たされなければ、第2のシーケンスの工程が行われる。 If the first termination condition is met, the method ends. If the first termination condition is not met, the steps of the second sequence are performed.

第2のシーケンスの工程が行われた後、第2の終了条件が満たされたかどうかに関する照査が行われる。第2の終了条件は、第1の終了条件と同じであってもよいが、第1の終了条件と異なってもよい。 After the steps of the second sequence have been performed, a check is made as to whether the second termination condition has been met. The second end condition may be the same as the first end condition, but may be different from the first end condition.

第2の終了条件が満たされたということを第2の終了条件の照査が示せば、本方法は終了される。第2の終了条件が満たされていないということを第2の終了条件の照査が示せば、本方法は第1のシーケンスにより継続される。 If the second termination condition check indicates that the second termination condition has been met, the method ends. If the checking of the second end condition indicates that the second end condition is not met, the method continues with the first sequence.

図5に示す方法の変形によると、第1又は第2の終了条件の照査は省略され得る。 According to a variant of the method shown in FIG. 5, the checking of the first or second termination condition may be omitted.

1 粒子ビーム系
3 電子ビーム列
5 イオンビーム列
7 粒子源
9 集光レンズ
11 ブースタ
13 対物レンズ
15 陰極
17 抑制電極
19 引き出し電極
21 電子ビーム
22 ビーム経路
23 対象物
25 対物面
27 内側磁極片
29 外側磁極片
31 励振器コイル
33 ギャップ
35 第1の電極
37 第2の電極
39 第1の検出器
41 出口開口
43 軌道
45 第2の検出器
47 開口
49 軌道
51 イオンビーム
53 共通作業領域
55 主軸
57 主軸
59 偏向器
61 エンドキャップ
63 開口
65 ムーブメント装置
S1 第1のシーケンス
S0, S11, S12, S13, S15, S14 工程
S2 第2のシーケンス
S21, S22, S23, S24, S25 工程
1 Particle Beam System 3 Electron Beam Array 5 Ion Beam Array 7 Particle Source 9 Condensing Lens 11 Booster 13 Objective Lens 15 Cathode 17 Suppression Electrode 19 Extraction Electrode 21 Electron Beam 22 Beam Path 23 Object 25 Objective Surface 27 Inner Pole Piece 29 Outside Pole piece 31 Exciter coil 33 Gap 35 First electrode 37 Second electrode 39 First detector 41 Exit opening 43 Orbit 45 Second detector 47 Open 49 Orbit 51 Ion beam 53 Common working area 55 Spindle 57 Spindle 59 Deflector 61 End cap 63 Opening 65 Movement device S1 First sequence S0, S11, S12, S13, S15, S14 process S2 Second sequence S21, S22, S23, S24, S25 process

Claims (13)

粒子ビーム系(1)を操作する方法であって、
前記粒子ビーム系(1)は、共通作業領域(53)を有する第1の粒子ビーム列(3)及び第2の粒子ビーム列(5)を含み、
前記第1の粒子ビーム列(3)は第1の粒子ビーム(21)を生成するように構成され、
前記第2の粒子ビーム列(5)は第2の粒子ビーム(51)を生成するように構成され;
前記第1の粒子ビーム列(3)は二次粒子を検出するための前記第1の粒子ビーム列(3)内に配置された検出器(39、45)を含み;
前記粒子ビーム系(1)はさらに、開口(63)が配置されたエンドキャップ(61)を含み、
前記エンドキャップ(61)は、前記粒子ビーム系(1)の第1の動作モード中、前記第1の粒子ビーム(21)のビーム経路(22)の外に配置され、
前記エンドキャップ(61)は、前記粒子ビーム系(1)の第2の動作モード中、前記第1の粒子ビーム(21)の前記ビーム経路(22)が前記エンドキャップ(61)の開口(63)を通過し得るようにそして前記作業領域(53)から来る二次粒子が前記エンドキャップ(61)の開口(63)を通過して前記検出器(39、45)へ達するように、配置され、
前記方法は第1のシーケンス及び第2のシーケンスを含み;
前記第1のシーケンスは、
−前記粒子ビーム系(1)が前記第1の動作モードにある間、前記検出器(39、45)を使用することにより、前記作業領域(53)内に配置された対象物(23)から来る前記二次粒子を検出する工程を含み;
前記第2のシーケンスは、
−前記粒子ビーム系(1)が前記第2の動作モードにある間、特に前記第1のシーケンスの過程で検出された前記二次粒子に基づき、前記第2の粒子ビーム(51)により前記対象物(23)を処理する工程を含む、方法。
A method of operating a particle beam system (1), comprising:
The particle beam system (1) comprises a first particle beam train (3) and a second particle beam train (5) having a common working area (53),
The first particle beam train (3) is configured to generate a first particle beam (21),
The second particle beam train (5) is configured to generate a second particle beam (51);
Said first particle beam train (3) comprises detectors (39, 45) arranged within said first particle beam train (3) for detecting secondary particles;
The particle beam system (1) further comprises an end cap (61) in which an opening (63) is arranged,
The end cap (61) is arranged outside the beam path (22) of the first particle beam (21) during the first mode of operation of the particle beam system (1),
The end cap (61) is configured such that during the second mode of operation of the particle beam system (1), the beam path (22) of the first particle beam (21) causes the opening (63) of the end cap (61). ) And so that secondary particles coming from the working area (53) pass through the opening (63) in the end cap (61) and reach the detector (39, 45). ,
The method includes a first sequence and a second sequence;
The first sequence is
From an object (23) located in the working area (53) by using the detectors (39, 45) while the particle beam system (1) is in the first operating mode; Detecting the incoming secondary particles;
The second sequence is
The object by the second particle beam (51) while the particle beam system (1) is in the second mode of operation, in particular on the basis of the secondary particles detected in the course of the first sequence. A method comprising the step of treating an article (23).
前記第1及び第2のシーケンスの期間中に前記第1の粒子ビーム列(3)により、前記第1の粒子ビーム(21)を減速又は加速するのに適した静電界を生成する工程をさらに含む請求項1に記載の方法。 Further creating an electrostatic field suitable for decelerating or accelerating the first particle beam (21) by the first particle beam train (3) during the first and second sequences. The method of claim 1 including. 前記電界を生成する電圧は前記粒子ビーム系(1)が前記第1及び第2の動作モードにある期間中ほぼ一定に保たれる、請求項2に記載の方法。 The method according to claim 2, wherein the voltage producing the electric field is kept substantially constant during the period in which the particle beam system (1) is in the first and second operating modes. 前記電界は、前記粒子ビーム系(1)が前記第1の動作モードにある間、前記電界の少なくとも一部が出口開口(41)(前記第1の粒子ビーム(21)はこの開口を通り前記第1の粒子ビーム列(3)から出られる)と前記対象物(23)との間に位置するように、生成される、請求項2又は3に記載の方法。 While the particle beam system (1) is in the first mode of operation, the electric field is such that at least a portion of the electric field exits the opening (41) (the first particle beam (21) passes through this opening). Method according to claim 2 or 3, which is generated such that it is located between a first train of particle beams (3) and the object (23). 前記粒子ビーム系(1)は、前記出口開口(41)と前記対象物(23)との間に前記エンドキャップ(61)を配置することにより、前記第2の動作モードにされる、請求項4に記載の方法。 The particle beam system (1) is put into the second mode of operation by placing the end cap (61) between the outlet opening (41) and the object (23). The method according to 4. 前記粒子ビーム系(1)が前記第2の動作モードにある間、前記エンドキャップ(61)は、前記粒子ビーム系(1)が前記第1の動作モードにある場合と比較して前記エンドキャップ(61)が前記作業領域(53)内の前記電界の強度を低減するように、配置される、請求項2〜5のいずれか一項に記載の方法。 While the particle beam system (1) is in the second operating mode, the end cap (61) has the end cap compared to when the particle beam system (1) is in the first operating mode. The method according to any one of claims 2 to 5, wherein (61) is arranged to reduce the strength of the electric field in the working area (53). 前記第1のシーケンスはさらに、前記第1の粒子ビーム(21)の前記ビーム経路(22)の外に前記エンドキャップ(61)を配置することにより前記粒子ビーム系(1)を前記第1の動作モードにする工程を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 The first sequence further includes moving the particle beam system (1) to the first particle beam (21) by placing the end cap (61) outside the beam path (22) of the first particle beam (21). 7. The method according to any one of claims 1 to 6, including the step of putting into an operating mode. 前記第2のシーケンスはさらに、特に前記第1の粒子ビーム列(3)と前記作業領域(53)との間に前記エンドキャップ(61)を配置することにより前記粒子ビーム系(1)を前記第2の動作モードにする工程を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 Said second sequence further comprises said particle beam system (1) by arranging said end cap (61), in particular between said first particle beam train (3) and said working area (53). 8. A method according to any one of claims 1 to 7, including the step of entering a second mode of operation. 前記第1のシーケンスはさらに、
前記第1のシーケンス中に検出された前記二次粒子に基づき、前記対象物(23)の画像を表す画像データを生成する工程;及び/又は
前記対象物(23)から来る前記二次粒子を生成するために、前記粒子ビーム系(1)が前記第1の動作モードにある間、前記第2の粒子ビーム(51)及び/又は前記第1の粒子ビーム(21)を前記対象物(23)上へ導く工程;及び/又は
特に前記第1のシーケンスの過程で生成された前記画像データに基づき、前記粒子ビーム系(1)が前記第1の動作モードにある間に前記第2の粒子ビーム(51)により前記対象物(23)を処理する工程、を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
The first sequence further comprises
Generating image data representing an image of the object (23) based on the secondary particles detected during the first sequence; and/or the secondary particles coming from the object (23). In order to generate the particle beam system (1) in the first mode of operation, the second particle beam (51) and/or the first particle beam (21) is applied to the object (23). ) Leading up; and/or in particular on the basis of the image data generated in the course of the first sequence, the second particles while the particle beam system (1) is in the first operating mode. 9. A method according to any one of claims 1 to 8, comprising treating the object (23) with a beam (51).
前記第2のシーケンスはさらに、
前記粒子ビーム系(1)が前記第2の動作モードにある間に、前記対象物(23)から生じ前記エンドキャップ(61)の前記開口(63)を通過する前記二次粒子を前記検出器(39、45)を使用することにより検出する工程;及び/又は
前記対象物(23)の画像を表す画像データを、前記第2のシーケンス中に検出された前記二次粒子に基づき生成する工程;及び/又は
前記対象物(23)から来る前記二次粒子を生成するために、前記粒子ビーム系(1)が前記第2の動作モードにある間に前記エンドキャップ(61)の前記開口(63)を通過した前記第2の粒子ビーム(51)及び/又は前記第1の粒子ビーム(21)を前記対象物(23)上へ導く工程を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
The second sequence further comprises
The detector for the secondary particles originating from the object (23) and passing through the opening (63) of the end cap (61) while the particle beam system (1) is in the second mode of operation. Detecting using (39, 45); and/or generating image data representing an image of the object (23) based on the secondary particles detected during the second sequence. And/or the aperture (61) of the end cap (61) while the particle beam system (1) is in the second mode of operation to generate the secondary particles coming from the object (23). 63. Any one of claims 1 to 9 including the step of directing the second particle beam (51) and/or the first particle beam (21) that has passed through 63) onto the object (23). The method described in.
前記第1のシーケンスは前記第2のシーケンスの前、特に直前に行われる、及び/又は、前記第1のシーケンスは前記第2のシーケンスの後、特に直後に行われる、及び/又は、前記第1のシーケンスと第2のシーケンスとは終了条件が満たされるまで交互に逐次的に繰り返される、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。 The first sequence is performed before, especially immediately before, the second sequence, and/or the first sequence is performed, particularly, immediately after, the second sequence, and/or the first sequence. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the sequence of 1 and the second sequence are alternately repeated in sequence until a termination condition is met. 前記第1の粒子ビームは電子ビーム又はイオンビームであり、前記第2の粒子ビームは電子ビーム又はイオンビームである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 11, wherein the first particle beam is an electron beam or an ion beam, and the second particle beam is an electron beam or an ion beam. 対象物を処理するための粒子ビーム系(1)であって、共通作業領域(53)を有する第1の粒子ビーム列(3)及び第2の粒子ビーム列(5)を含む粒子ビーム系(1)において、
前記第1の粒子ビーム列(3)は第1の粒子ビーム(21)を生成するように構成され、前記第2の粒子ビーム列(5)は第2の粒子ビーム(51)を生成するように構成され;
前記第1の粒子ビーム列(3)は、
二次粒子を検出するための前記第1の粒子ビーム列(3)内に配置された検出器(39、45)と;
開口(63)が配置されたエンドキャップ(61)であって、前記エンドキャップ(61)は、前記粒子ビーム系(1)の第1の動作モード中、前記第1の粒子ビーム(21)のビーム経路(22)の外に配置され、前記エンドキャップ(61)は、前記粒子ビーム系(1)の第2の動作モード中、前記第1の粒子ビーム(21)の前記ビーム経路(22)が前記エンドキャップ(61)の前記開口(63)を通過し得るように、そして前記作業領域(53)から来る二次粒子が前記エンドキャップ(61)の開口(63)を通過して前記検出器(39、45)へ達するように、配置される、エンドキャップ(61)と、
請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法を行うようなやり方で前記粒子ビーム系(1)を制御するように構成されたコントローラとを含む、粒子ビーム系(1)。
A particle beam system (1) for treating an object, comprising a first particle beam train (3) and a second particle beam train (5) having a common working area (53) ( In 1),
The first particle beam train (3) is configured to generate a first particle beam (21), and the second particle beam train (5) is used to generate a second particle beam (51). Is composed of;
The first particle beam train (3) is
A detector (39, 45) arranged in said first particle beam train (3) for detecting secondary particles;
An end cap (61) having an opening (63) arranged therein, said end cap (61) of said first particle beam (21) during a first mode of operation of said particle beam system (1). Located outside the beam path (22), the end cap (61) is the beam path (22) of the first particle beam (21) during a second mode of operation of the particle beam system (1). Can pass through the opening (63) of the end cap (61), and secondary particles coming from the working area (53) can pass through the opening (63) of the end cap (61) to detect the An end cap (61) arranged to reach the vessel (39, 45),
A particle beam system (1) comprising: a controller configured to control the particle beam system (1) in a manner to perform the method according to any one of claims 1-12.
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